Définition du processus redox et des agents intervenants

Candela Rocio Barbisan | Jan. 2022
Ingénierie chimique

Chaque processus redox implique deux réactions classiques: la réduction et l'oxydation. En réduction, une espèce est capable de réduire son état d'oxydation du fait qu'elle est capable d'accepter des électrons d'une autre espèce. En oxydation, une espèce est capable de donner des électrons et donc d'augmenter son état d'oxydation.

Regardons l'exemple suivant pour clarifier le problème :

non_(s) → Na+_(ac)+1e^-

CL_2g)+2e^- → 2Cl^-_(ac)

On observe deux réactions, la première étant une réaction d'oxydation, où le sodium augmente son état d'oxydation devenant une espèce chargée (un cation) après avoir perdu un électron. Au lieu de cela, le chlore moléculaire abaisse son état d'oxydation en gagnant un électron. Chacune d'entre elles est appelée demi-réactions ou demi-réactions, car la réaction complète se produit lorsque les deux se produisent simultanément et serait la suivante :

2Na_(s)+CL_2g)+2e^- → 2Na⁺_(ac)+2e^-+ 2Cl^-_(ac)

Les agents oxydants et réducteurs

Deux agents intermédiaires sont fondamentaux dans le processus redox: l'oxydant et le réducteur. L'espèce qui est réduite est capable de générer l'oxydation d'une autre espèce, on l'appelle donc agent oxydant. Alors que l'espèce qui est oxydée est capable de favoriser la réduction d'une autre espèce, pour cette raison, on l'appelle agent réducteur.

Si nous voyons le cas ci-dessus, le sodium a augmenté son état d'oxydation de 0 à +1, donc, il s'est oxydé, alors Na est un agent réducteur. Dans le cas de Cl₂, a été réduit en gagnant des électrons, il est passé de l'état d'oxydation 0 à -1, c'est donc un agent oxydant.

Ces réactions sont exploitées industriellement dans des cellules électrochimiques. En eux, vous entrez un courant électrique qui permet le flux d'électrons à travers un circuit et, par conséquent, une réaction redox peut se produire. Si la réaction redox qui se produit est spontanée, alors cellule ce n'est rien de plus qu'un tas comme ceux que nous connaissons de chez nous. Maintenant, si un processus redox se produit dans la cellule, spontané, c'est-à-dire que le courant est utilisé pour former dans une certaine direction la réaction que l'unité de cellule est appelée électrolytique.

Cela nous fait penser qu'il est nécessaire de comprendre les processus redox de manière exhaustive. Pour cela nous étudierons comment se fait sa spontanéité. Lorsqu'une réaction se produit naturellement, sans qu'il soit nécessaire de former un certain courant nécessaire pour qu'elle se produise, le processus redox est spontané. Tel est le cas du processus suivant :

2Ag⁺_(ac)+ Cu_(s) → Cu⁺²_(ac)+ 2Ag_(s)

Dans ce cas, si une feuille du métal cuivre solide à l'intérieur d'un Solution contenant des ions Ag+ (cations d'argent), en atteignant le Équilibre, on observe que la feuille de cuivre présente un revêtement blanchâtre, produit du dépôt d'argent massif à sa surface.

En observant cela, nous comprenons que Ag⁺ (cation argent) est réduit en argent solide, c'est donc un agent oxydant. Alors que le cuivre solide est un agent réducteur qui s'oxyde en espèces Cu+ qui se retrouveront en solution. Puis, avec le temps, la présence de cations argent en solution diminue et la concentration de cations Cu+2 augmente. Cela se produit dans ce sens puisqu'un processus redox spontané a eu lieu.

Maintenant, si à la même feuille de cuivre du expérience précédent nous l'immergeons dans une solution contenant des ions zinc (au lieu d'ions argent) nous n'observerons pas de dépôts solides sur la feuille de cuivre et les concentrations d'ions Cu⁺² en solution et Zn⁺² en solution ne varient pas. En effet, un certain courant circulant dans la cellule électrochimique est nécessaire pour que la réaction ait lieu dans cette direction.

Ainsi, en résumant les cas ci-dessus, la réaction entre Cu et Ag⁺ pourrait être effectuée dans une cellule, tandis que la réaction entre Cu et Zn⁺² pour produire du Zn solide, il doit être réalisé dans une cellule électrolytique.